用于确定溶液的pH值的指示剂制造技术

本发明专利技术涉及用于确定溶液的pH值的指示剂(I)，其中，指示剂(I)包括染料分子(F)和至少一个第一氨基酸(A1)，其中，染料分子(F)和至少一个第一氨基酸(A1)借助共价键化合，其中，当至少一个第一氨基酸(A1)键合到染料分子(F)上时，至少一个第一氨基酸(A1)具有至少一个未键合的pH敏感基团。本发明专利技术还涉及用于光学传感器(2)的传感器膜(1)、用于放置到光学传感器(2)上的传感器帽(4)以及光学传感器(2)。上的传感器帽(4)以及光学传感器(2)。上的传感器帽(4)以及光学传感器(2)。

【技术实现步骤摘要】
用于确定溶液的pH值的指示剂


[0001]本专利技术涉及用于确定溶液的pH值的指示剂。本专利技术还涉及用于光学传感器的传感器膜、用于放置到光学传感器上的传感器帽以及光学传感器。

技术介绍

[0002]适合于确定溶液的pH值的指示剂通常具有至少一个pH敏感基团。pH敏感基团相对于溶液的pH值是灵敏的，也就是说pH敏感基团根据溶液的pH值经受质子化或去质子化。羟基基团和氨基基团例如是pH敏感基团。指示剂通常也是染料分子。指示剂的pH敏感基团的状态进而指示剂的光学特性根据溶液的pH值发生变化。在其中例如指示剂的颜色发生变化的pH范围也被称之为变色范围。因此，当指示剂直接存在于溶液中时，溶液的pH范围能够以简单的方式利用眼睛或光度计读出。
[0003]指示剂可以是光学传感器的备选组成部分，该光学传感器至少部分地沉入到溶液中。光学传感器也可以例如安置在流量测量单元上。在光学传感器中优选固定地存在指示剂，例如指示剂结合在基质中。光学传感器通常具有用于发出因指示剂而异的激励信号的至少一个光源和用于从指示剂接收接收信号的接收单元。在光学传感器的范畴内，例如使用小珠(Bead)，这些小珠具有指示剂的限定的浓度并且在样品溶液中被溶解。
[0004]为了确定溶液的pH值，存在不同的方法以供选择，例如测量指示剂的透射率、发光或拉曼信号。因此，可以确定指示剂的荧光淬灭或也可以执行所谓的双生命周期参考(DLR)，其中，稳态的长时间的荧光信号与短时间的pH敏感的荧光信号之间的相差被确定。此外，在US6602716B1中描述了短时间的pH敏感的荧光信号。另外，也能应用比率式测量的测量原则，其中，根据指示剂的至少两个荧光最大值的比较来评估pH值。
[0005]指示剂通常在滴定的情况中使用。在滴定的情况中，样品(也称之为被分析物)在样品溶液中的未知浓度借助滴定剂溶液以化学反应来确定，所述滴定剂溶液包含具有限定的浓度的滴定剂。在此，指示剂能够被用于显示滴定的终点。
[0006]很多指示剂仅具有一个变色范围并且因此仅能用于限定的pH范围。而通用指示剂应该覆盖尽可能大的pH范围，以便能够被使用在具有不同pH值的很多不相同的应用中。然而典型地，这种通用指示剂也由多个分别具有各自的变色范围的指示剂的混合来组成。因此，为了制造这种通用指示剂，每个所需的指示剂必须被单独地称量并且以正确的比例与其它的指示剂混合。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术的任务在于，说明一种指示剂、传感器膜、传感器帽和光学传感器，它们能用于所希望的pH范围。
[0008]根据本专利技术，该任务通过一种用于确定溶液的pH值的指示剂来解决，其中，指示剂包括染料分子和至少一个第一氨基酸，其中，染料分子和至少一个第一氨基酸借助共价键化合，其中，至少一个第一氨基酸键合到染料分子上，使得至少一个第一氨基酸具有至少一
个未键合的pH敏感基团。
[0009]氨基酸形成了一类化学化合物的类别，其具有至少一个羟基基团和至少一个氨基基团并因此已经具有两个pH敏感基团。此外，氨基酸通常还具有至少一个另外的官能团，该官能团有时同样是pH敏感的。对于本专利技术而言所感兴趣的尤其是蛋白原α
‑
氨基酸，其中，氨基基团直接相邻于羧基基团地出现并且它们用作蛋白质的基材。这种蛋白原α
‑
氨基酸通常能成本低廉地获得并能快速地供应。
[0010]因为氨基酸的pKa值通常是已知的或者能够以简单的方式确定，所以为使用者提供氨基酸的目录，使用者在所述目录中根据希望的pKa值选出至少一个第一氨基酸，该至少一个第一氨基酸具备带有希望的pKa值的至少一个pH敏感基团。因此，使用者能够目标明确地选择至少一个如下的第一氨基酸：该第一氨基酸与其中应使用指示剂的反应、例如滴定相协调。能够在添加指示剂之后例如根据溶液的透射率借助光度计来确定待分析的溶液的pH范围。
[0011]氨基酸本身通常在光的可见范围中是非光学活性的并且因此在本专利技术的过程中与染料分子共价地化合。染料分子尤其是在光的可见范围中并且在近红外线范围中，即在380nm和3000nm之间是活性的。染料分子典型地具有扩展的离域π
‑
电子体系。染料分子本身可以已经是pH敏感的或不是pH敏感的。染料分子与至少一个第一氨基酸的键合以如下方式进行，即当染料分子与至少一个第一氨基酸之间已实现共价的键合时，至少一个第一氨基酸的至少一个pH敏感基团以自由的形式存在。
[0012]在可能的设计方案中，在至少一个第一氨基酸上共价地键合有至少一个第二氨基酸，其中，至少一个第一氨基酸和至少一个第二氨基酸是相同的或不同的氨基酸，其中，至少一个第二氨基酸键合到至少一个第一氨基酸上，使得至少一个第二氨基酸具有未键合的pH敏感基团。为了扩展指示剂覆盖的pH范围和/或为了提高pH敏感基团的数量，可以在至少一个第一氨基酸上设置有至少一个第二氨基酸。
[0013]有利地，至少一个第二氨基酸借助肽键键合在至少一个第一氨基酸上。肽键在氨基酸之间能以简单且已知的方式形成并且相对于酸和碱是极为稳定的。在至少一个第一氨基酸借助其氨基基团或羧基基团键合到染料分子上的情况中，还提供至少一个第一氨基酸的未键合的氨基基团或羧基基团用于形成与至少一个第二氨基酸的肽键。
[0014]在改进的设计方案中，至少一个第一氨基酸和/或至少一个第二氨基酸在未键合的状态中具有至少三个pH敏感基团，其中，至少一个第一氨基酸和/或至少一个第二氨基酸尤其是组氨酸。如果选择组氨酸(其拥有具有三个不同的pKa值的三个pH敏感基团)作为至少一个第一氨基酸，那么已经能够仅利用组氨酸来覆盖宽的pH范围。附加地，同样拥有至少三个pH敏感基团的至少一个第二氨基酸可以化合在具有至少三个pH敏感基团的组氨酸或另外的至少一个第一氨基酸上。因此，显著增大了能通过指示剂覆盖的pH范围。
[0015]优选地，至少一个第一氨基酸借助肽键或C
‑
C键键合到染料分子上。
[0016]在另外的可能的设计方案中，有至少两个第一氨基酸与染料分子化合。为了提高指示剂的pH敏感性，例如有多个至少第一氨基酸与染料分子化合。
[0017]可能的设计方案规定：有至少两个相同的第二氨基酸分别与至少两个第一氨基酸化合。在该情况中，所述至少两个第一氨基酸分别利用至少一个第二氨基酸来扩展。
[0018]在备选的设计方案中，有至少两个不同的第二氨基酸与至少两个第一氨基酸化
合。在该情况中，所述至少两个第一氨基酸分别利用不同的第二氨基酸来扩展并且潜在地将比之前的情况中更多的不同的pH敏感基团引入到指示剂中。
[0019]在改进的设计方案中，指示剂具有至少两个pH敏感基团，其中，pH敏感基团分别具有pKa值，其中，选择指示剂的pH敏感基团，使得pH敏感基团的各自的pKa值彼此间相差至少一个pKa单位。由此在尽可能没有pH敏感基团的各自变色范围相重叠的情况下得到pH范围的良好的分辨率。针对具有pH＝4至pH＝10的pH范围的所希望的指示剂，可以选择本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于确定溶液的pH值的指示剂(I)，其中，所述指示剂(I)包括染料分子(F)和至少一个第一氨基酸(A1)，其中，所述染料分子(F)和所述至少一个第一氨基酸(A1)借助共价键化合，其中，所述至少一个第一氨基酸(A1)键合到所述染料分子(F)上，使得所述至少一个第一氨基酸(A1)具有至少一个未键合的pH敏感基团。2.根据权利要求1所述的指示剂，其中，在所述至少一个第一氨基酸(A1)上共价地键合有至少一个第二氨基酸(A2)，其中，所述至少一个第一氨基酸(A1)和所述至少一个第二氨基酸(A2)是相同的或不同的氨基酸，其中，所述至少一个第二氨基酸(A2)键合到所述至少一个第一氨基酸(A1)上，使得所述至少一个第二氨基酸(A2)具有至少一个未键合的pH敏感基团。3.根据权利要求2所述的指示剂，其中，所述至少一个第二氨基酸(A2)借助肽键键合在所述至少一个第一氨基酸(A1)上。4.根据权利要求2至3中至少一项所述的指示剂，其中，所述至少一个第一氨基酸(A1)和/或所述至少一个第二氨基酸(A2)在未键合的状态中具有至少三个pH敏感基团，其中，所述至少一个第一氨基酸(A1)和/或所述至少一个第二氨基酸(A2)尤其是组氨酸。5.根据前述权利要求中至少一项所述的指示剂，其中，所述至少一个第一氨基酸(A1)借助肽键或C
‑
C键键合到所述染料分子(F)上。6.根据前述权利要求中至少一项所述的指示剂，其中，有至少两个第一氨基酸(A1)与所述染料分子(F)化合。7.根据权利要求6所述的指示剂，其中，有至少两个相同的第二氨基酸(A2)分别与所述至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：马特乌斯，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔分析仪表两合公司，
类型：发明
国别省市：